液晶高分子聚合物.doc

液晶高分子聚合物（LCP）液晶高分子聚合物(LCP)的概述液晶高分子聚合物时80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料，英文名为：Liquid Crystal Polyester 简称为LCP。聚合方法以熔融缩聚为主，全芳香族LCP多辅以固相缩聚以制得高分子量产品。非全芳香族LCP常采用一步或二步熔融聚合制取产品。近年连续熔融制取高分子量LCP的技术得到发展。液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链式取向的，它有异常规整的纤维状结构，性能特殊，制品强度很高，并不亚于金属和陶瓷。拉伸强度和弯曲模量可超过10年来发展起来的各种热塑性工程塑料。机械性能、尺寸稳定性、光学性能、电性能、耐化学药品性、阻燃性、加工性良好，耐热性良好，热膨胀系数较低。采用的单体不同，制得的液晶聚酯的性能、加工性和价格也不同。选择的填料不同、填料添加量的不同也都影响它的性能。液晶聚合物高分子（LCP）的特性与应用一、特性液晶高分子聚合物树脂一般为米黄色，也有呈白色的不透明的固体粉末。密度为1.41.7g/cm3。液晶聚合物具有高强度，高模量的力学性能，由于其结构特点而具有增强型，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平；如果用玻璃纤维，碳纤维等增强，更远远超过其他工程塑料。液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变缺点，液晶材料可忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。LCP的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。LCP是防火安全性最好的特种塑料之一。LCP具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高，耐电弧性良好。作为电器应用制件，有连续使用温度200300时，其电性能不受影响。而间断使用温度可达316左右。LCP具有突出的耐腐蚀性能，LCP制品在浓度为90%的酸及浓度为50%的碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂。二、应用LCP已经用于微波炉容器，可以耐高低温。LCP还可以做印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件：用于电子电气和汽车机械零件或部件；还可以用于医疗方面。LCP可以加入高填充剂作为集成电路封装材料，以代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料，以代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料；作光纤电缆接头护头套和高强度元件；代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料等。LCP还可以与聚砜、PBT、聚酰胺等塑料共混制成合金，制件成型后机械强度高，用以代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料，既可提高机械强度性能，又可提高使用强度及化学稳定性等。目前正在研究将LCP用于宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统等。液晶聚合物高分子（LCP）成型加工LCP的成型温度高，因其品种不同，融融温度在300425范围内。LCP熔体粘度低，流动性好，与烯烃塑料近似。LCP具有极小的线膨胀系数，尺寸稳定性好。成型加工条件参考为：成型温度300390；模具温度100260；成型压力7100Mpa,压缩比2.54，成型收缩率0.10.6。LCP（一）液晶高分子聚合物（Liquid Crystal Polyester），简称LCP。是80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料一、概述LCP是一类具有杰出性能的新型聚合物。LCP是包含范围很宽的一类材料：a、溶致性液晶：需要在溶液中加工；b、热致性液晶：可在熔融状态加工。最初工业化液晶聚合物是美国DuPont公司开发出来的溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺（Kevlar®）。由于这种类型的聚合物只能在溶液中加工，不能熔融，只能用作纤维和涂料。以下内容只包括热致性LCP。LCP外观：米黄色（也有呈白色的不透明的固体粉末）；LCP密度：1.35-1.45g/cm³。液晶树脂的耐热性分类(低、中和高耐热型)类型 热变形温度/ ASTM分类 日本分类 牌号举例 低耐热 177 型 型 Vectra® A430、Rodrun® LC3000 中耐热 177243 型 型 Zenite® 6330、Vetra® A130、Novaccurate® E335G30、Sumikasuper® E7000、Rodrun®LC5000、Ueno LCP®1000 高耐热 243 型 型 Xydar® -930、Zenite®6130 Vectra® C130、Ueno LCP®2000、Titan LCP® LG431、Novaccurate® E345G30 高耐热液晶聚合物的代表性质牌号 Xydar®G-930 Titan®LG431 Zenite®7130 Zenite®6130 Vectra®E130i Vectra®c130 相对密度 1.60 1.63 1.66 1.67 1.61 1.62 拉伸强度/MPa 135 139 145 150 165 159 弯曲强度/MPa 172 170 174 170 221 214 Izod缺口冲击强度/（J/m） 96 299 160 123 208 176 热变形温度（1.82 MPa）/ 271 275 289 263 276 255 二、LCP的特性与应用1、特性a、LCP具有自增强性：具有异常规整的纤维状结构特点，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平。如果用玻璃纤维、碳纤维等增强，更远远超过其他工程塑料。b、液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变特点，液晶材料可以忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。c、LCP的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。d、LCP具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高，耐电弧性良好。在连续使用温度200-300，其电性能不受影响。间断使用温度可达316左右。e、LCP具有突出的耐腐蚀性能，LCP制品在浓度为90%酸及浓度为50%碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂。2、应用a、电子电气是LCP的主要市场：电子电气的表面装配焊接技术对材料的尺寸稳定性和耐热性有很高的要求（能经受表面装配技术中使用的气相焊接和红外焊接）；b、LCP：印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件、汽车机械零件、医疗方面；c、LCP加入高填充剂或合金（PSF/PBT/PA）：作为集成电路封装材料、代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料；作光纤电缆接头护套和高强度元件；代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料。代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料（宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统）。三、LCP的注塑工艺由于改性后的性能和用途级别相差很大，其加工工艺变数也很大，故应相应调整如下范围：1、干燥：140140150 /5-7Hr 2、注塑温度：2603004103、模 温：100100240四、主要生产公司Du Pont、Eastman、Solvay、Ticona、 三菱工程塑料公司、住友、宝理塑料(为Ticona和日本大赛珞化学公司的合资公司)、东丽,此外还有上野精细化工公司和Unitika公司等。五、其它了解热致性LCP具有全芳香族聚酯和共聚酯结构。它还具有密集排列的直链聚合物链结构，形成的产品具有良好的单向机械性能特点。良好高温性能（热变形温度为121355）、良好的抗辐射性、抗水解性、耐候性、耐化学药品性、固有的阻燃性、低发烟性、高尺寸稳定性、低吸湿性、极低的线膨胀系数、高冲击强度和刚性（按相同重量比较，LCP的强度大于钢，但刚性只是钢的15%）。LCP可以耐酸、溶剂和烃类等化学品，并有较好的阻隔性。 液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链是取向的，它有异常规整的纤维状结构，性能特殊，制品强度很高，并不亚于金属和陶瓷。拉伸强度和弯曲模量可超过10年发展起来的各种热塑性塑料。采用的单体不同，制得的液晶聚酯的性能、加工性和价格也不同。选择的填料不同、填料添加量的不同也都影响它的性能。LCP-液晶高分子聚合物成型技术探讨摘 要：介绍液晶聚合物（LCP）的工艺特性，指出注射模结构的要点，阐述成型中料筒温度、模具温度、注射压力、注射速度和时间等工艺参数确定的原则。并结合生产产品，介绍LCP材料注射成型工艺、成型加工要点和注意事项。关键词：液晶聚合物 工艺特性 注射成型 模具结构液晶聚合物（LCP）是20世纪80年代出现的新型聚合物，具有独特的分子结构和热行为。它的分子由刚性棒状分子链组成，在受热熔融或被溶剂溶解后，形成一种兼有固体和液体部分性质的液晶态，分子排列介于液体和晶体之间。LCP具有高强度、高模量和自增强性能，有杰出的耐高温和冷热交变性能，优异的阻燃性、耐腐蚀性、耐磨性、电性能、阻隔性和成型加工性能，线障系数和摩擦系数小，尺寸稳定性高，抗辐射，耐微波，综合性能十分优异，被誉为超级工程材料。但因原材料价格昂贵，合成困难使其推广应用受到了一定的限制。但近几年，关于液晶聚合物的应用研究越来越引起人们的重视。本文以HX系列液晶聚合物为例对其注射成型工艺进行了研究。一、 LCP的工艺特性1 优良的方向性LCP在加工过程中，大多数刚性棒状大分子链沿流动方形排列，因此顺流动方向的强度和模量很大，可达一般工程塑料加入30玻纤的水平，垂直于注射方向的强度仅为流动方向的1/3，成型收缩率和线胀系数约为流动方向的23倍（见表1），所以，可利用此性能进行原位复合或者增强。表1： LCP制品的方向特性、项 目平行注射方向垂直注射方向拉伸强度/Mpa断裂伸长率/%弯曲强度/Mpa弯曲弹性模量/Mpa缺口冲击强度/KJ.m-2成型收缩率/%108.581111200035030103416003.50.32 溶体粘度低，流动性好LCP虽为方向结构但熔体粘度不高，仅为一般聚合物的几分之一，但是LCP保持了优良的性能，又降低了成型温度，流动性好，易于成型，用较低的成型压力就可成型薄壁制件和形状复杂的制件，且越是薄壁制件其强度越高，这是由于分子高度定向所致。3 固化快、周期短、不易产生飞边LCP流动性较大，固化速度快，因此成型周期短，生产效率高，且很少出现溢边现象。4 成型收缩率和线胀系数很小LCP受热熔融后形成一种兼有固体和液体部分性质的液晶体，其分子链僵直，相互间填塞更紧密，不同基团之间联结更强，从而严重的限制了分子链在注射方向排列。在成型过程中仅发生部分相变而无结晶引起的体积收缩，因此收缩率小，线胀系数很低，接近金属，是一种良好的低线胀系数和低收缩率材料，见表2。表2：LCP与几种材料的线胀系数对比材 料线胀系数/10-5KLCP30GF增强LCPPPS-R-4PBT301-G30铝软钢黄铜-0.1-0.50.60.82.22.52.62.02.85 熔融强度低LCP熔接强度低，这种缺陷在LCP模具结构中应加以注意，将熔接痕设在强度要求不高的部位。6 原材料应该严格干燥在成型条件下微量水分就会使LCP降解，故成型前应将材料严格干燥，使水分降低到0.03以下方可使用。二、模具结构和成型设备1 模具结构、 LCP流动性优良，适用注射成型，但是模具结构应该根据材料的工艺特性开设。LCP具有各向异性和熔接强度低的特性，在设计时应考虑在模腔中的流动方向与成型零件的特性要求的关系，以确保零件的强度。同时考虑熔接强度不足，在模具结构中应尽量避免熔接痕。 浇口系统考虑到压力损失，浇道的形状优先采用圆形和梯形浇道。浇道直径为25，长度应尽可能短，在多位模中型腔距离应相等。主浇道和分浇道应将零件强度要求高的尺寸放在平行流动方向上，要求不高的放在垂直流动方向上。 排气槽LCP在成型时会产生微量气体，设计排气槽不仅可随时排除成型时产生的气体，而且也有利于型腔内空气的排除，有利于成型。排气槽应设在气体汇集处。 成型收缩率LCP成型收缩率很小，且平行流动方向的收缩率小于垂直流动方向的收缩率。在设计型腔尺寸时，流动方向不能确定时，采用垂直与平行收缩率的平均值。 2 注射机LCP最高成型温度在350左右，一般螺杆式注射机均可使用。注射量是注射机注射容量的5070。可选用普通开放式喷嘴，压力损失小，可靠性好。喷嘴的加热应能单独控制，若出现料流可适当降低温度。LCP流动性好，固化快，可选用具有高塑化能力的注射机，实行高速成型。三、工艺参数的选定我们选用了HX1100、HX1330、HX6130、HX7130四种液晶材料在立式与卧式两种型号的注塑机上分别进行了注射加工。1 加工设备以SYS25克立式注塞式注射机成型了图1所示的各种小样件，以TTI260F卧式注射机成型图2所示的两种大型零件。2 成型图2的两种零件较大，因此在工装上采用了加热棒，使模具能够精密控制在100130，而图1小制件采用电热板传热方式。图1图23 工艺参数的控制热致性液晶聚合物在熔融态进行注射成型时，刚性伸直链液晶微区受到剪切力作用时，发生了沿剪切力方向的宏观取向，由于其刚性链松弛时间大于冷却时间，使定向部分就地成纤，在固态材料中起到了 增强作用。总之，刚性分子链熔融态因受应力作用发生的取向和流变行为，决定了制件成型后的性能，所以说制件的性能（尤其是力学性能）是与成型中的工艺参数成函数关系的。3.1 温度其中包含料筒温度、喷嘴温度和模具温度参数。无论是立式SYS25柱塞注射机，还是TTI350F卧式注射机，其料筒温度都应控制在310350之间。不过对于柱塞式机床而言，相应的温度应高于螺杆式注射机。由于液晶聚合物一旦达到粘流温度便表现出很好的流动性，若用直通式喷嘴的话，流延情况较为严重。所以喷嘴温度比料筒温度低10左右。适宜的模温对保证制件的质量是必要的；既能保证冲模性，又能得到较高的表面质量。料温和模温越高，表面光洁度越高；料温过低时，材料的强度和伸长率急剧下降，但模具温度较高时，若保压时间和冷却时间不够，制件表面易起泡。在成型图2所示的较大制件时，情况就和成型小制件有所不同。首先是温度偏低时大制件表面易出现显著的“焊缝”（一种细微的料流熔接痕，为LCP所独有），对以玻纤增强的LCP制件表现的尤, 为明显（制件表面表现出显明的沿流动方向的纹路）；其次温度对大制件表面质量影响比小制件来的大。为了获得较好表面质量，模具温度适宜控制在100130之, 间。图1的小制件模温控制在110130。3.2 压力由于LCP在合适的温度下具有良好的流动性，使得LCP在较低的注射压力、较短的时间即可冲模成型。由于成型图1所示小制件的工装采用直浇口，所以可以在较低的注射压力下成型。但以玻纤增强的材料应采用较大的注射压力：如HX1330是以滑石粉为填充剂的，应力稍低些，这可能是由于短纤在其熔体中与分子刚性链侧面（液晶取向单元）发生了“纠缠”所导致。在成型图2所示的大型制件时，若压力不够大则制件表面粗糙、手感发麻，制件表面的焊缝愈明显，制件的致密性也较差。图2中的盒体因注射压力的不同造成最大重量差达25克，当然其力学性能也同样比较差，这在通用工程塑料中是不多见的。HX系列的注射压力易控制在50MPa100 Mpa（比其它含刚性链大分子的塑料低一些），对大型制件易采用较大的注射压力和保压压力。3.3 时间从几种不同牌号的LCP成型来看，该材料熔体冷却速度比其它工程材料速度快，因而可以采用较短的模塑周期来成型。当然注射时间、保压时间和冷却时间对制件质量影响与其它工程塑料是相同的。3.4 工装针对工装我们结合实际只讨论浇注系统和模具加热装置。在成型图2中的盖制件时，曾采用点式浇口，但因为不易注满制件，且表面质量差。后来工装改为直浇道，情况大为改善，无论表面质量还是力学性能都得到了很大的提高（浇口尺寸在一定范围内越大，制件的表面光洁度越高）。因此得出这样一个结论：对于以玻纤增强的LCP大制件不宜采用点浇口，对大型制件应采用直浇口成型，浇口用机械加工方法去除；浇口结构对LCP制件表面质量和力学性能影响很大，对LCP浇口尺寸应大一些，这是因为其熔体冷却速度较快。另外HX系列LCP适宜模温为110130，故对工装应采用加热系统。图1中的小制件采用模板加热方式（SYS25注射机下模板带有加热装置），图2制件的工装采用了加热棒加热。3.5 成型工艺过程中各工艺参数应综合考虑。压力、温度、时间等参数应相互匹配，这样才能得到合格质量的制件，不能孤单靠某一参数来保证产品质量。现将图1和图2成型时选用不同牌号的LCP的成型参数列表，见表3。项目 /LCP牌号LCP1100LCP1330LCP6130LCP7130注射压力MPa70507065料筒温度310340320350320340320340模温110120110130120130110130冷却时间s60909090成型周期s240300300300四、推广及应用液晶聚合物不仅具有其它高分子不可比拟的物理性能、力学性能，而且它在热学、化学、电学等方面的性能也表现的非常出色。热致性液晶聚合物还有良好的熔体加工（含注塑加工和挤出成型）特性，这为它的应用与推广奠定了坚实的基础。随着液晶聚合物材料在我厂的引入和对其加工、使用各方面性能的透彻了解以及对其加工工艺经验的积累，它将成为军电、纺电产品中高精度、高性能、复杂高精密注塑制件的首选材料。关于特种塑料的一些知识了解聚碳酸酯（PC）一、聚碳酸酯（Polycarbonate），简称PC，俗称防弹胶。分类：1、脂肪族；2、脂环族；3、脂肪-芳香族；4、芳香族（双酚A型聚碳酸酯）/具工业价值/商业化品种二、聚碳酸酯（PC）的特性与应用1、聚碳酸酯特性：（1）物理性能：a、非结晶性、无毒、无臭、无味、透明颗粒（粉体白色）；b、密度：1.181.20g/cm3；c、对水稳定性：80内对水稳定，80以上易水解变形；d、分子量：27万之间；e、光泽好，易于着色；f、耐化学腐蚀性，耐油性优良、耐碱性较差。（2）机械性能：a、冲击强度：是通用工程（热塑性）塑料中最好的，其数值与45%玻纤增强聚酯PET媲美；（影响冲击强度的主要因素：分子量、缺口半径、温度和添加剂）b、耐蠕变性：在热塑性工程塑料中是相当好的，甚至优于尼龙和聚甲醛。因吸水而引起的尺寸变化和冷流变形均很小。这是它尺寸稳定性优良的重要标志；c、疲劳强度：抵抗周期性应力的能力较差；d、耐摩擦磨耗性：与其他的工程塑料相比，摩擦系数较大，耐磨性较差；e、应力开裂：注塑、周期性应力使用、摩擦时均易产生应力开裂隐患。（溶剂开裂：聚碳酸酯的非结晶性，分了间堆砌不够致密，芳香烃、氯代烃类有机溶剂能使其溶胀或溶解，容易引起溶剂开裂现象）（3）热性能：a、分解温度：300以上；b、长期工作温度范围：-60120；c、脆化温度：-100（良好的耐寒性）。（4）电性能：a、高频绝缘性能：优良（分子极性小、吸水性低，接近电绝缘性能优良的PET）；（与温度、湿度、电场频率和制品厚度密切相关）b、介电系数：2.96；c、击穿电压：1822KV/mm；d、耐电弧性：110s。（5）耐老化性:a、光老化：PC光老化性好（敏感于UV）；b、热氧老化：热、氧和水汽会加速PC老化（本身含杂质，会引起降解）。（6）燃烧性:a、阻燃性：PC本身是V-2级（火焰呈淡黄色、冒黑烟；氧指数仅25%，离开火源自熄）；b、阻燃改进：V-0/5V级（卤化物、三氧化二锑、氢氧化镁、磷酸和红磷）。（7）光学性能:纯净聚碳酸酯无色透明，具有良好的透光性，因其表面硬度较差，耐磨性不好，表面容易发毛而影响其透光率。2、应用1、高透明性及高冲击强度的领域：视窗、防护壳体；2、汽车制造业：汽车前灯、侧灯、尾灯、镜面、透镜、车玻璃、内外装饰件、仪表板；3、电子电器业：低压电柜的接线座、各种绝缘插件、绝缘套管、机床电机保护开关、空心砖外壳、仪表外壳和办公室自动化设备、光盘、聚合物光纤的芯材；4、建筑业：代替玻璃和金属，5、其它的领域。 了解可塑（淀粉）生物全降解材料（PSM）一、可塑淀粉生物全降解材料是人类新一代生态环境材料（Polystarch Material），简称“PSM”。1、它是由大量可再生资源：淀粉复合而成的热可塑性材料。2、工艺路线：淀粉+助剂+PP/PE共混后经双螺杆挤出造粒。二、特性与用途：1、在自然环境中，约10天后开始降解，90天后降解70%。2、利用这种性质制造环境友好产品（或使用周期短的产品），例如，一次性使用的餐具和其它生活用品：刀、叉、勺、碟、碗、筷子、花盆、玩具等。三、其它了解：1、该材料由湖北武汉华丽环保科技有限公司研制；2、“PSM”生态环境新材料专利号为“01138290.2”“PSM”专用机械设备专利号为 “02115416.3”3、“PSM”新材料生产的一次性生物全降解餐饮具，经国家质检中心和铁道部产品质量检验中心等多家权威机构的系统检测、各项指标均优于GB18006.1-1999的技术要求，其降解性能、使用性能、卫生指标是国内其它类似产品无法比拟的。4、全生物降解粒料及片材和部分制品已销往国内及德国、新加坡、台湾、马来西亚、香港等国家和地区，其产品的优良性能、合适的价格受到用户的普遍欢迎5、现已展开成套专用设备、生物降解材料及制品的推广。 了解聚酰亚胺（PI） 一、聚酰亚胺（Polyimide），缩写为PI。1、聚酰亚胺（PI）是主链含有酰亚氨基团（CNC）的聚合物。主要有两大类：脂肪族（实用性差、非商业化）芳香族（获得商业化的品种）芳香族聚酰亚胺分为以下几类：均苯型、单醚型、双醚酐型、聚醚酰亚胺（PEI）、聚双马来酰亚胺、降冰片烯二酸改性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺（PAI）。2、PI物理性能：a、密度：1.361.43g/cm3； b、无毒、无臭、无味、黄白色粉末或颗粒； 3、PI的不足之处有：加工性能较差，价格太高，在耐高温塑料中是属于高价位。近两年，随着数以亿计的国有资本和民营资本的投入，使PI的发展无论是速度还是价格的快速走低都很快，特别是由军品用途向民品用途方面的转变很快。纯PI很少单独使用，应用的PI多为其改性和复合品种：1、PI+长（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）纤维增强的树脂基复合材料；2、PI+短切（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）+（聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼）；3、耐高温聚酰亚胺胶粘剂；4、耐高温电子封装材料；5、耐高温涂层或薄膜。二、聚酰亚胺（PI）特性与应用1、PI的特性：(1) 阻燃性：PI为自身阻燃的聚合物，高温下不燃烧。(2) 机械性能（对温度的敏感性小）：a、纯PI机械性能不高,尤其冲击强度比较低；b、纤维增强后会大幅度提高：冲击强度：由27J/m增大到190J/m，增大10倍以上；拉伸强度：由60Mpa增大到1200Mpa,增大20倍以上；弯曲模量：由3.8Gpa 增大到80 Gpa，增大20倍以上；c、高抗蠕变；d、低热膨胀系数、高尺寸稳定；e、耐磨性（VS45#钢）：1000转时的磨耗量仅为0.04g（可填充F4、二硫化钼后进一步改善）；f、具自润性。（3）优异的热性能：a、耐高温、耐低温同时具备； b、长期使用温度：-200300（第一代）371（第二代）426（第三代）；c、耐辐射（4）突出的电性能：a、介电常数：通过设计可以降至2.4以下（超耐高温塑料中综合性能优良的超低介电常数材料）。b、介质损耗因数：10-310-4；c、耐电弧性：128s180s；d、高电绝缘；（5）环境性能（耐化学腐蚀性）：a、稳定（耐）：酸、酯、酮、醛、酚及脂肪烃、芳香烃、氯代烃等；b、不稳定：氯代联苯、氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水、过氧化氢、次氯酸钠；2、聚酰亚胺（PI）应用范围耐高温聚酰亚胺超级工程塑料具有很多其他工程塑料所没有的优异性能：耐高温、耐低温、耐腐蚀、自润滑、低磨耗、力学性能优异、尺寸稳定性好、热膨胀系数小、高绝缘、低热导、不熔融、不生锈，可在很多情况下替代金属、陶瓷、聚四氟乙烯和工程塑料等，广泛应用于石油化工、矿山机械、精密机械、汽车工业、微电子设备、医疗器械等领域，具有很好的性能价格比。典型的应用包括：（1）高速高压下具有低磨擦系数、耐磨耗性能的零部件；（2）优异抗蠕变或塑性变形的零部件；（3）优异自润滑或油润滑性能的零部件；（4）高温高压下的液体密封零部件；（5）高抗弯曲、拉伸和高抗冲击性能的零部件；（6）耐腐蚀、耐辐射、抗生锈的零部件；（7）长期使用温度超过300以上，短期达400450的零部件。（8）耐高温（超过260）结构胶粘剂（改性环氧树脂、改性酚醛树脂、改性有机硅胶粘剂等耐温不超过260的场合）（9）微电子封装用、应力缓冲保护涂层、多层互联结构的层间绝缘、介电薄膜、芯片表面钝化等。三、聚酰亚胺（PI）加工工艺多数PI的高性能部件（微电子封装涂层、绝缘层、介电薄膜等除外）成型比较苛刻，尤其对设备的要了解EMC：EMC定义：没有传递或放射过量的电磁能，也不受内部或外部能量影响的电子装置是处于电磁兼容状态的。构建和谐的社会，需要构建和谐健康的生存环境。世界发展到网络时代的今天，我们是依赖愈来愈多的电子仪器和电器设备而存在的，而这些结构精密的器械产生的电子信号很容易吸收和传播电磁辐射（EMI）或射频干扰（RFI），同时在运作过程中还会产生静电。由于EMI、RFI、静电无时无刻不影响到我们的生活，因此我们需要一个和谐的状态：EMC状态。静电的存在、产生、危害：静电在自然界几乎是无处不在；静电的产生源于塑料的电子结构，具有不同介电常数或不同电荷释放能力的两种材料接触摩擦时会发生电荷的转移或堆积，分离后有电位（电压）而有可能发生静电放电(ESD)；静电放电(ESD)的危害性：1、引燃或引爆可燃性的环境：加油站、矿洞，纺织作坊2、改写或擦掉磁性媒介的数据3、延缓数据的读出和写入的速度4、损害或摧毁敏感的电子元件5、误导电子设备错误动作：通信设备、计算机、指挥和控制系统电磁干扰存在、产生、危害电子仪器和电器设备都是由集成电路（IC）或大规模集成电路（LIC）制造（如通信设备、计算机、指挥和控制系统、音响产品、家用电器、磁带录音机、文字处理机），都容易产生（吸收和传播）电磁辐射（EMI）或射频干扰（RFI）。电磁干扰(EMI、RFI)的危害性：EMI、RFI是一种传递或放射的能量，而且电子仪器和电器设备使用的电流多是微电流，加上自身的电磁干扰从而破坏设备的电磁兼容（EMC），造成动作错误或图像故障。近年来，随着电子工业的的高速发展以及各种电子产品数量的急剧增多，电磁干扰已成为一种新的社会公害，必须对其进行屏蔽防护。一个理想的EMC状态是可以做到的。了解电磁屏蔽电磁屏蔽是通过导电媒介将电磁辐射（EMI）或射频干扰（RFI）、静电等的反射、吸收或传导到地面使之衰减，或使其强度降低到允许范围之内，或将其限制在指定的空间范围内的一种技术手段。就塑料而言，我们根据屏蔽能力的不同从四个方面入手：1、把塑料的表面做到不产生静电（抗静电型）；2、即使产生静电，把塑料做成能导走静电的材料（耗散型）；3、把塑料做成导体（导电型）；4、把塑料做成超导体（屏蔽型）。电荷半衰期和表面电阻与聚合物抗静电性能的等级表面电阻（欧姆） 电荷的半衰期（秒） 等级 60 差 填料种类 填料名称 碳系 碳黑 超导碳黑、乙炔碳黑、炉法碳黑 碳纤维 东丽T700SC，12K；台塑TC12K33 石墨 碳纳米管 金属系 金属粉和碎屑 铜、银、镍 金属片 铝 金属纤维 铝、镍、不锈钢 氧化物 氧化锌、TiO2 晶须 导电性钛酸钾纤维 纳米粒子 测试(鉴别)材料类型的仪表及材料表面电阻范围Conductive(导电EMI屏蔽)Static Dissipative(抗静电)Insulative(绝缘)导电、（ESD）材料、EMI屏蔽塑料通过添加高比表面的导电填料共混、挤出、造粒而得到：无机导电填料的种类 屏蔽效果的好坏，取决于导电填料的分散性和较高的添加量。商业化品种1、导电ESD材料2、EMI屏蔽塑料其它了解：当电磁波遇到材料时有三种科学的现象发生： 1、吸收 转化为其它形式的能量，如热能。吸收情況依赖材料的厚度和电磁场的磁性。 2、反射 前面、背面、內部反射，与材料的厚度无关。 3、穿透 能量穿透材料。 求高。建议来图来样订做. 了解液晶高分子聚合物（LCP）一、液晶高分子聚合物（Liquid Crystal Polyester），简称LCP。是80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料LCP是一类具有杰出性能的新型聚合物。LCP是包含范围很宽的一类材料：a、溶致性液晶：需要在溶液中加工；b、热致性液晶：可在熔融状态加工。最初工业化液晶聚合物是美国DuPont公司开发出来的溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺（Kevlar）。由于这种类型的聚合物只能在溶液中加工，不能熔融，只能用作纤维和涂料。以下内容只包括热致性LCP。LCP外观：米黄色（也有呈白色的不透明的固体粉末）；LCP密度：1.35-1.45g/cm。液晶树脂的耐热性分类(低、中和高耐热型)类型 热变形温度/ ASTM分类 日本分类 牌号举例 低耐热 177 型 型 Vectra A430、Rodrun LC3000 中耐热 177243 型 型 Zenite 6330、Vetra A130、Novaccurate E335G30、Sumikasuper E7000、RodrunLC5000、Ueno LCP1000 高耐热 243 型 型 Xydar -930、Zenite6130 Vectra C130、Ueno LCP2000、Titan LCP LG431、Novaccurate E345G30 高耐热液晶聚合物的代表性质牌号 XydarG-930 TitanLG431 Zenite7130 Zenite6130 VectraE130i Vectrac130 相对密度 1.60 1.63 1.66 1.67 1.61 1.62 拉伸强度/MPa 135 139 145 150 165 159 弯曲强度/MPa 172 170 174 170 221 214 Izod缺口冲击强度/（J/m） 96 299 160 123 208 176 热变形温度（1.82 MPa）/ 271 275 289 263 276 255 二、LCP的特性与应用1、特性a、LCP具有自增强性：具有异常规整的纤维状结构特点，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平。如果用玻璃纤维、碳纤维等增强，更远远超过其他工程塑料。b、液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变特点，液晶材料可以忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。c、LCP的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。d、LCP具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高，耐电弧性良好。在连续使用温度200-300，其电性能不受影响。间断使用温度可达316左右。e、LCP具有突出的耐腐蚀性能，LCP制品在浓度为90%酸及浓度为50%碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂。2、应用a、电子电气是LCP的主要市场：电子电气的表面装配焊接技术对材料的尺寸稳定性和耐热性有很高的要求（能经受表面装配技术中使用的气相焊接和红外焊接）；b、LCP：印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件、汽车机械零件、医疗方面；c、LCP加入高填充剂或合金（PSF/PBT/PA）：作为集成电路封装材料、代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料；作光纤电缆接头护套和高强度元件；代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料。代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料（宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统）。三、LCP的注塑工艺由于改性后的性能和用途级别相差很大，其加工工艺变数也很大，故应相应调整如下范围：1、干燥：140140150 /5-7Hr 2、注塑温度：2603004103、模 温：100100240四、主要生产公司Du Pont、Eastman、Solvay、Ticona、 三菱工程塑料公司、住友、宝理塑料(为Ticona和日本大赛珞化学公司的合资公司)、东丽,此外还有上野精细化工公司和Unitika公司等。五、其它了解热致性LCP具有全芳香族聚酯和共聚酯结构。它还具有密集排列的直链聚合物链结构，形成的产品具有良好的单向机械性能特点。良好高温性能（热变形温度为121355）、良好的抗辐射性、抗水解性、耐候性、耐化学药品性、固有的阻燃性、低发烟性、高尺寸稳定性、低吸湿性、极低的线膨胀系数、高冲击强度和刚性（按相同重量比较，LCP的强度大于钢，但刚性只是钢的15%）。LCP可以耐酸、溶剂和烃类等化学品，并有较好的阻隔性。 液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链是取向的，它有异常规整的纤维状结构，性能特殊，制品强度很高，并不亚于金属和陶瓷。拉伸强度和弯曲模量可超过10年发展起来的各种热塑性塑料。采用的单体不同，制得的液晶聚酯的性能、加工性和价格也不同。选择的填料不同、填料添加量的不同也都影响它的性能。 聚醚醚酮（Poly ether ether Ketone ，PEEK）树脂是一种新型特种工程塑料。具有可与聚酰亚胺相匹敌的特性，被称为超耐热性热塑性树脂。A、分解温度：560；B、能很好流动的温度：350400；一化学结构二特长PEEK是芳香族结晶型热塑性高分子材料。其熔点为334，具有下述很具魅力的特性；（1）短期耐热性：玻璃纤维或碳纤维增强后其热变形温度可以达到300以上。（2）长期耐热性：UL温度指数（RTI）为250。（3）韧性：是一种非常柔韧的树脂。（4）阻燃性：达到UL94V0级（1.5mm），有自熄性，燃烧时发烟量是所有树脂中最少的。（5）耐腐蚀性/耐药品性：除浓硫酸外无溶剂能侵蚀它。（6）耐热水性(可在200300蒸汽中使用)。（7）耐疲劳及耐蠕变性(是热塑性塑料中最高的；（8）加工成型性：除可注射成型外，还可适用各种成型方法；三主要特性3.1耐热性虽然未增强的纯树脂的热变形温度只有160，但用玻璃纤维、碳纤维增强后，热变形温度可达300以上。按长期连续使用温度的评价方法UL温度指数测定（RTI）为250。32机械特性PEEK在室温时的抗蠕变性能如图1，2所示。即不论有无缺口都比其它耐热性树脂高得多。时间（分） 时间（分）图1 蠕变破坏强度（有缺口） 图2 蠕变破坏强度（无缺口）33各种物性随温度的变化其弯曲模量随温度的变化如图3所示。虽然在其玻璃化转变温度（143）附近有所下降，但直至其熔点附近（300）仍保持有足够的弹性模量。其抗拉强度随增强情况不同有所变化，从图4中可知，直到高温领域都还保持一定强度。图3 弯曲摸量与温度的关系 图4 拉伸强度与温度的关系另外其在250的老化试验结果如图5所示。它表明不仅一般树脂无法比，就是比公认的长期耐热性好的PPS也要稳定。图5 老化过程中弯曲程度的变化34耐冲击性它是耐热树脂中韧性最好的一种与其它树脂的比较如图6。图6 几种耐热树脂的冲击强度（无缺口）35阻燃性PEEK有自熄性，不加任何阻燃剂用UL标准测定分别达到94V1（厚度为0.3mm），94V0（厚度为1.5mm）94V5（厚度为3.2mm）。另外燃烧时的发烟量也非常少。按美国NBS试验的结果如图7所示。36耐药品性PEEK只溶解于浓硫酸，有良好的耐化学药品性，特别是在高温下耐酸碱性方面比聚酰亚胺好得多。部分化学药品对PEEK的影响情况如表1所示。表1 PEEK的耐药品性（500Kg/cm2应力下）药品名 影响程度 药品名 影响程度 盐 酸 A 丙 酮 B 硝 酸 A 甲乙酮 A 浓硫酸 C 环己烷 A 88%磷酸 A 甲 苯 A 50NaOH A 三氯乙烯 A 50KOH A 三氯乙烷 A 氨 A 氯 仿 A 二氯乙烷 A 醋酸乙酯 A 甲 醇 A 汽 油 A 注： A 无影响；B 多少有影响； C 溶解37耐水解性PEEK的吸水率很小，23的饱和吸水率只有0.5%。而且耐热水性好，可以在300的加压热水或蒸气中使用。在200以上的热水中可以连续使用。图8为在100的热水中浸泡后的抗拉强度试验，结果表明即使连续浸泡200天其强度也几乎没有明显变化。图9是在130热水中浸泡11天后其弯曲模量保持率与其它树脂的比较，结果表明纯PEEK树脂的保持率在90%以上，远高于其他树脂。图8 100热水浸泡后拉伸强度的变化 图9 130热水浸泡11天后弯曲强度保持率38耐磨性具有相当于聚酰亚胺的良好耐磨性，其具体数值如表2所示。表2 PEEK的耐磨性（Taber磨擦）样品 对磨材质 磨耗量 纯PEEK树脂 H10 wheel 2.710 - 4 纯PEEK树脂 S17 wheel 9.710 - 4 39耐疲劳性在所有树脂中具有最好的耐疲劳性，图10是与其它树脂的对比。图10 耐疲劳性比较（无缺口 23）310耐辐照性耐辐照的能力很强，超过了通用树脂中耐辐照性最好的聚苯乙烯。可以做成辐照剂量达1100Mrad时仍能保持良好的绝缘能力的高性能电线。311耐剥离性PEEK的耐剥离性很好，因此可制成包覆很薄的电线或电磁线，并可在苛刻条件下使用。剥离试验的结果如表3所示。表3 机械剥离温度（） 负荷（Kg） 20105150 413429 312电性能PEEK具有良好的电绝缘性能，并可保持到很高的温度范围。其介电损耗在高频情况下也很小。其介电损耗的频率依赖性和温度依赖性及体积电阻的温度依赖性分别如图11，12，13所示。图11 介电损耗与频率的关系 图12 介电耗损与温度的关系图13 体积电阻与温度的关系 四加工工艺PEEK虽然是超耐热性树脂，但由于它具有高温（350400）流动性好和热分解温度很高的（560）的特点，因此可以采用注射成型，挤出成型、模压成型、吹塑成型、熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂等多种方法成型加工。作为二次加工可以采用真空成型、压延、拉伸、超声波焊接、粘接、复合、机械加工等加工手段。下面简单介绍一下，常用的PEEK注射成型和挤出成型的一般加工工艺条件。41注射成型4.1.1设备PEEK可用通常的螺杆式或柱塞式注射成型机加工成型，注射成型机应满足下述基本条件：料筒温度可升到400；料筒内应该没有形成熔融料死角的地方；由于熔融粘度不会自动流淌，所以喷嘴不需要加断流阀（shut off valve）。4.1.2 模具温度由于PEEK是结晶性树脂，因此使其充分结晶可以提高其性能。一般模温在160以上时，就可以充分结晶，即使不热处理也能得到很好的成型品，如果因为模具结果所限模温无法提高时，可在200以上热处理一小时，也能使结晶完全，从而使机械强度和耐药品性等提高。4.1.3预备干燥虽然PEEK的吸水率很低，饱和吸水率只有0.5%，但是要在高温下成型，所以加工成型之前有必要在150干燥3小时以上。PEEK的标准注射成型条件如表4所示。表4 PEEK的标准注射成型条件项 目 纯 树 脂 30%玻璃纤维增强 30%碳纤维增强 料筒温度（） 根部中间喷嘴 330360350380350380 350380370400370400 3503803